hgmc350橫梁的有限元分析畢業(yè)設計說明書

1、<p>　　HGMC350橫梁的有限元分析</p><p>　　【摘要】龍門銑床是加工大型工件的專用機床，橫梁是其重要的組成部分，它起著連接滑座、拖板等零部件的作用，直接決定了機床的整體性能。</p><p>　　本次畢業(yè)設計首先利用材料力學的相關原理對橫梁的強度和剛度做了理論校核計算，驗證其可靠性。其次對橫梁部分進行了靜態(tài)分析，著重分析計算了橫梁部件在重力（自重和滑枕重力）作用

2、下的變形，并利用有限元分析對橫梁做了結構靜力學分析，在不同位置下抽取多個截面，對其內(nèi)部結構的受力及變形進行了分析比較，從而得出橫梁內(nèi)部筋板布置的改造方案，為該類機床的設計和制造提供理論設計依據(jù)。</p><p>　　【關鍵詞】：龍門銑床；橫梁；有限元；受力；變形；</p><p>　　The Finite Element</p><p>　　Of Longmen M

3、illing Machine- HGMC350</p><p>　　Abstract：Longmen milling machine is a kind of modern machine and often used to machine large workpiece. In the Longmen milling machine, the beam is an extremely important com

4、ponent, it plays a connecting sliding seat, saddle key parts such as the role, directly determines the overall performance of a machine tool. </p><p>　　The graduation project first use of the related princip

5、les of mechanical strength and stiffness of the beam theory of checking calculation to verify its reliability. Followed on the part of the beam static analysis, and analyzed to calculate the deformation of the beam compo

6、nents under gravity (weight and ram gravity), and use finite element analysis on the beam structure statics analysis, taken in different locations more section, the internal structure of the force and deformation were an

7、alyze</p><p>　　Key words：Longmen milling machine；beam；the finite element；Force ；deformation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引 言3</b></p><p>　　

8、1．龍門銑床介紹3</p><p>　　1.1龍門銑床的定義3</p><p>　　1.1.1龍門銑床結構3</p><p>　　1.1.2龍門銑床性能特點3</p><p>　　1.2介紹數(shù)控龍門銑床的幾種類型3</p><p>　　1.2.1工作臺移動型龍門銑床的特點3</p><p

9、>　　1.2.2龍門移動型龍門銑床的特點3</p><p><b>　　1.3本章小結3</b></p><p>　　2．橫梁特征分析3</p><p>　　2.1橫梁的基本特性分析3</p><p>　　2.2對支承件的設計要求3</p><p>　　2.2.1支承件的基本設計要

10、求如下：3</p><p>　　2.2.2提高支承件剛度的方法：3</p><p>　　2.3橫梁的受力變形及措施3</p><p>　　2.4橫梁的理論計算3</p><p>　　2.4.1常規(guī)計算3</p><p>　　2.4.2橫梁受力分析3</p><p>　　2.4.3橫梁

11、的撓度計算3</p><p><b>　　2.5本章小結3</b></p><p>　　3.橫梁有限元建模與分析3</p><p>　　3.1相關軟件分析3</p><p>　　3.1.1 Pro／ENGINEER介紹3</p><p>　　3.1.2 ANSYS介紹3</p&

12、gt;<p>　　3.2橫梁有限元模型建立3</p><p>　　3.2.1建立有限元模型3</p><p>　　3.2.2將橫梁模型保存為xt格式文件3</p><p>　　3.3 橫梁有限元模型的靜力學分析3</p><p>　　3.3.1劃分網(wǎng)格3</p><p>　　3.3.2施加載荷約

13、束3</p><p>　　3.3.3橫梁結構靜力學分析3</p><p>　　3.3.4結果分析3</p><p><b>　　3.5本章小結3</b></p><p><b>　　結論及展望3</b></p><p><b>　　致謝3</b&g

14、t;</p><p><b>　　參考文獻3</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的歷史證明，制造業(yè)是國民經(jīng)濟的動力，我們必須重視制造業(yè)的發(fā)展。在全球化信息化浪潮的推動下，國際制造業(yè)的競爭，歸根結底是科技實力的競爭。隨著全球經(jīng)濟結構調(diào)整和增長方式發(fā)生深刻變革，機床行業(yè)的市

15、場競爭也將會愈演愈烈，新的格局正在形成。目前，中國的機床產(chǎn)品技術水平和發(fā)達國家之間的差距相當大，主要表現(xiàn)為：制造工藝水平差，可靠性低，產(chǎn)品仿制多，創(chuàng)新少，市場競爭力不足，利潤低，加工設備落后，數(shù)控化率很低，尤其是缺乏高精水平的加工設備，產(chǎn)品精度低，設計周期長，成功率低，試制與修改，產(chǎn)品更新?lián)Q代慢，且成本高，設計方法落后，機床結構設計尚處于傳統(tǒng)的經(jīng)驗、靜態(tài)、類比的設計階段，很少考慮結構動、靜態(tài)特性對機床產(chǎn)品性能產(chǎn)生的影響，以至于不能完全滿

16、足國家發(fā)展的整體需求，特別是在軍工、航天等行業(yè)更是需要高端的產(chǎn)品來支持生產(chǎn)。</p><p>　　龍門數(shù)控機床是機電一體化系統(tǒng)的新型高技術產(chǎn)品，它能高效地、精度穩(wěn)定地完成較為復雜形面及箱體零件加工。它利用自動換刀和自動更換附件頭的特性，在一次裝夾中，能夠連續(xù)地按程序完成曲面體或箱體等復雜零件的加工，并能使工件獲得很高的加工精度和表面質(zhì)量。因此，其廣泛應用于鐵路、航空航天、橋梁、汽車、軍工、造船、化工、印刷、建筑、

17、能源、模具、機械、紡織等行業(yè)。因此，研究龍門銑床數(shù)控加工技術對整個加工業(yè)有著非常重要的意義。</p><p>　　橫梁是影響整機性能的重要因素，橫梁部件主要由橫梁、十字滑座、主軸部件等組成，作為移動部件，要求其具有較輕的質(zhì)量和較高的靜態(tài)和動態(tài)特性，這就給橫梁的結構設計帶來了巨大的挑戰(zhàn)，采用傳統(tǒng)經(jīng)驗類比設計的方法已經(jīng)難以在設計過程中預知橫梁乃至整機的結構動靜態(tài)特性，做到一次性設計成功和結構最優(yōu)化設計，這就要求在橫梁

18、結構設計過程中引入現(xiàn)代設計方法，將有限元分析技術全面應用于機床結構設計。</p><p>　　查閱相關資料，國內(nèi)外龍門式數(shù)控機床發(fā)展水平、現(xiàn)狀如下：</p><p>　　在國內(nèi)，對大型龍門機床的研發(fā)設計大都局限于經(jīng)驗類比設計，設計的好壞取決于設計者的經(jīng)驗和參考方案的設計水平。而機床是由許多零部件組成的復雜系統(tǒng)，因此零部件的動靜態(tài)特性直接影響整機性能。如何提高機床主要結構部件的動靜態(tài)性能，對

19、于提高機床工作效率有著重要意義。對此，國內(nèi)學者和技術人員也進行了大量的研究和實踐。</p><p>　　其中有人提出了應用模糊理論來實現(xiàn)機械結構的優(yōu)化設計和動力學模型修正。特別是徐燕申教授提出的基于廣義模塊化設計的機械結構靜動態(tài)特性分析及優(yōu)化設計有著重要意義。還有應用BP神經(jīng)網(wǎng)絡進行結構的動力學修正和優(yōu)化設計。這些方法對機床結構的優(yōu)化設計都具有很好的指導意義。提出了以導軌變形量作為結構設計的主要依據(jù)，各設計變量對

20、機床動靜態(tài)性能貢獻加權作為結構優(yōu)化設計的目標函數(shù)，同時在結構的參數(shù)化設計等方面進行了嘗試。</p><p>　　北京航空航天大學王延忠、周元子在針對使用直線電機配合滾柱式導軌驅動的新型龍門五面加工中心，采用有限元方法在提取模型特征模態(tài)的基礎上進一步做了雙主軸切削時的頻域激勵仿真，得到了結構上的薄弱位置和最大切削誤差以及相應的切削頻率，為該機床的改進以及后續(xù)型號的設計提供了動力學特性上的依據(jù)。</p>

21、<p>　　在國外，有很大一部分研究人員都采用有限元分析方法對龍門機床主要結構部件進行最優(yōu)化設計，并且還科學有效的分析了龍門機床在加工中的顫振問題。如美國Michigan大學的M.Chiredast和Jiang采用動態(tài)分析和有限分析元法，提出了以數(shù)學模型來模擬龍門機床的聯(lián)結形式，建立起整臺機床的虛擬模型，并對機床各零部件結合面、連接螺栓、焊點等的數(shù)量和位置進行拓撲優(yōu)化設計；ISU研究中心的研究者T.P.YehLowa與美國州

22、立大學的學者J.M.Vance等應用虛擬模擬現(xiàn)實技術對龍門機床的結構形狀進行最優(yōu)化設計。</p><p>　　所以，提高我國龍門式數(shù)控機床的技術水平，提高產(chǎn)品精度，使我國龍門數(shù)控機床逐步走向成熟，努力達到國際先進水平，是我們重要的任務。本次畢業(yè)設計針對漢川機床有限責任公司開發(fā)設計的某大型龍門機床在實際生產(chǎn)中存在的橫梁變形、加工精度低、精度保持性差等問題，以其橫梁部件為研究對象，建立三維有限元模型。在考慮重力和切削

23、力的作用下，研究其靜態(tài)變形；應用有限元分析方法對該部件進行模態(tài)分析和動力響應分析，獲取系統(tǒng)的固有頻率和各階振型圖，并進一步探討橫梁內(nèi)部結構、尺寸參數(shù)變化對橫梁滑枕系統(tǒng)整體動態(tài)特性的影響，為該類機床的設計和制造提供理論設計依據(jù)。</p><p><b>　　1．龍門銑床介紹</b></p><p>　　1.1龍門銑床的定義</p><p>　　龍

24、門銑床是具有門式框架和臥式長床身的銑床。它的加工精度和生產(chǎn)率均比較高，適合在成批和大量生產(chǎn)中加工大型工件的平面和斜面。數(shù)控龍門銑床還可加工空間曲面和一些特型零件。龍門銑床(見圖1.1)由立柱和頂梁構成門式框架。橫梁可沿兩立柱導軌作升降運動。橫梁上有1～2個帶垂直主軸的銑頭，可沿橫梁導軌作橫向運動。兩立柱上還可分別安裝一個帶有水平主軸的銑頭，它可沿立柱導軌作升降運動。這些銑頭可同時加工幾個表面。每個銑頭都具有單獨的電動機（功率最大可達 1

25、50千瓦）、變速機構、操縱機構和主軸部件（見機床主軸）等。</p><p>　　圖1.1 龍門銑床示意圖</p><p>　　加工時，工件安裝在工作臺上并隨之作縱向進給運動。大型龍門銑床（工作臺6×22米）的總重量達850噸。龍門銑床還有一些變型以適應不同的加工對象。</p><p>　?。?）龍門銑鏜床：橫梁上裝有可銑可鏜的銑鏜頭，其主軸（套筒或滑枕）能

26、作軸向機動進給并有運動微調(diào)裝置,微調(diào)速度可低至5毫米/分。</p><p>　?。?）橋式龍門銑床：加工時工作臺和工件不動,而由龍門架移動。其特點是占地面積小，承載能力大，龍門架行程可達20米，便于加工特長或特重的工件外形與龍門刨床相似，區(qū)別在于它的橫梁和立柱上裝的不是刨刀刀架而是帶有主軸箱的銑刀架，并且龍門銑床的縱向工作臺的往復運動不是主運動，而是進給運動，而銑刀的旋轉運動是主運動。在龍門銑床上可以用多把銑刀同

27、時加工表面，所以生產(chǎn)效率比較高，適用與成批和單件生產(chǎn)，用以加工中型和大型工件。龍門銑床的主參數(shù)為工作臺面寬度。</p><p>　　1.1.1龍門銑床結構</p><p>　　龍門銑床包括有床身、架設在該床身上的工作臺及數(shù)控電路控制系統(tǒng)。龍門銑床床身上裝設有X軸導軌，工作臺跨越緊固在該床身上。工作臺上方活動跨越架設有龍門架，龍門架還包括有：龍門架拖板，龍門架拖板活動夾持于該X軸導軌上。Z軸

28、導軌，裝設于龍門架上。橫梁，該橫梁裝設有一Z軸拖板，橫梁通過該Z軸拖板而活動夾持于該Z軸導軌上，橫梁上還裝設有Y軸導軌。銑削裝置，龍門銑床銑削裝置活動裝設于該Y軸導軌上，使該龍門架在數(shù)控電路控制系統(tǒng)的控制下，作X、Y、Z三軸的立體空間銑削加工。該數(shù)控龍門銑床具有高精度的銑、鉆、鏜、削等操作。</p><p>　　1.1.2龍門銑床性能特點</p><p>　　龍門銑床具有足夠的剛性，效率高

29、，操作方便，結構簡單，性能全面等特點。龍門銑床適用于各種機械上的大中型黑色金屬或有色金屬零件的水平平面、垂直平面或斜面溝槽的銑削，銑鏜頭，還可以進行鏜孔和鉆孔以及根據(jù)用戶需要的各類改進，同時承接各類加工與制造。</p><p>　　1.2介紹數(shù)控龍門銑床的幾種類型</p><p>　　現(xiàn)代生產(chǎn)中的數(shù)控龍門銑床有兩種類型，一種是工作臺移動的型式（圖1.2a），另一種是龍門移動的型式（圖1.2

30、b）。</p><p>　　圖1.2 龍門銑床型式簡圖</p><p>　　在國外名牌廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品來看，這兩種形式的銑床均有采用，現(xiàn)在分別說明一下他們的特點。</p><p>　　1.2.1工作臺移動型龍門銑床的特點</p><p>　　德國的WALDRICH-SIEGEN(瓦德里希·里根)公司是生產(chǎn)工作臺移動式數(shù)控龍門銑床的典型

31、代表，該公司主要生產(chǎn)的就是工作臺移動式的數(shù)控龍門銑床，這種銑床的特點是：</p><p>　?。?）龍門框架的結構是固定的，因此可達到較好的靜動剛度。</p><p>　　（2）加工時縱向切削區(qū)域固定在橫梁中心，因此能進行大功率切削加工，精加工時能獲得較好的加工精度。</p><p>　?。?）橫梁長度近似為工作臺寬度的兩倍，占地面積大。對大規(guī)格的超重型數(shù)控龍門銑床

32、，其工作臺和橫梁由于受起重、運輸加工設備能力的限制，工作臺和橫梁大件分塊多，將導致降低支撐系統(tǒng)的整體剛度，增加加工和裝備連接的勞動量，提高機床的制造成本。因此，工作臺移動數(shù)控龍門銑床最大規(guī)格一般在5m 20m左右。</p><p>　　現(xiàn)代工作臺移動式數(shù)控龍門銑床大都做成雙工作臺結構，主要是為了縮短裝夾的輔助時間。這時兩個工作臺在橫梁上可自動實行快速鏈接和分開，共同使用同一驅動裝置。</p><

33、;p>　　1.2.2龍門移動型龍門銑床的特點</p><p>　　龍門移動型數(shù)控龍門銑床又稱作橋式數(shù)控龍門銑床，生產(chǎn)該形式產(chǎn)品的名牌公司有德國的WALDRICH-COBURG(瓦德里希·科堡)公司，SCHIESS-FRORIEP(希斯·福羅瑞普)公司等。這種銑床的特點是：</p><p>　?。?）相對于工作臺移動型而言，其機床長度小，節(jié)省車間面積。</p&

34、gt;<p>　　（2）固定工作臺能承受的單位載荷比工作臺移動式銑床工作臺橫梁導軌承受的單位載荷大，所以它可以加工重量集中的工件，對特重的大型工件還可節(jié)省裝夾時間。</p><p>　?。?）對超重型數(shù)控龍門銑床，龍門移動型式移動龍門的功率比工作臺移動型式移動工作臺和工件的功率要小，且機床的重量要輕。因此，龍門移動型龍門銑床加工寬度可以大于5m，加工長度可以大于30m。</p><

35、;p><b>　　1.3本章小結</b></p><p>　　本章對龍門銑床進行了簡要介紹，了解了其結構組成及性能特征，同時對市場現(xiàn)有的龍門銑床形式進行了簡單的分析介紹，形成一個總體概念，為后文龍門銑床橫梁的設計改造提供參考依據(jù)。</p><p><b>　　2.電機選擇</b></p><p><b>　

36、　2.1電動機選擇</b></p><p>　　2.1.1選擇電動機類型</p><p>　　2.1.2選擇電動機容量</p><p>　　電動機所需工作功率為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　工作機所需功率為：</b><

37、;/p><p><b>　??；</b></p><p>　　傳動裝置的總效率為：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　傳動滾筒 </p><p>　　滾動軸承效率 </p><p>　　閉式齒輪

38、傳動效率 </p><p>　　聯(lián)軸器效率 </p><p><b>　　代入數(shù)值得：</b></p><p><b>　　所需電動機功率為：</b></p><p><b>　　略大于 即可。</b></p><p>　　選

39、用同步轉速1460r/min ；4級 ；型號 Y160M-4.功率為11kW</p><p>　　2.1.3確定電動機轉速</p><p><b>　　取滾筒直徑</b></p><p><b>　　1.分配傳動比</b></p><p><b>　　（1）總傳動比</b>&l

40、t;/p><p>　　(2)分配動裝置各級傳動比</p><p>　　取兩級圓柱齒輪減速器高速級傳動比</p><p><b>　　則低速級的傳動比</b></p><p>　　2.1.4 電機端蓋組裝CAD截圖</p><p>　　圖2.1.4電機端蓋</p><p>　　

41、2.2 運動和動力參數(shù)計算</p><p><b>　　2.2.1電動機軸</b></p><p><b>　　2.2.2高速軸</b></p><p><b>　　2.2.3中間軸</b></p><p><b>　　2.2.4低速軸</b></p

42、><p><b>　　2.2.5滾筒軸</b></p><p><b>　　3.齒輪計算</b></p><p>　　3.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)</p><p>　　1>按傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　　2>絞車為一般工作機器，速度

43、不高，故選用7級精度（GB 10095-88）。</p><p>　　3>材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240 HBS，二者材料硬度差為40 HBS。</p><p>　　4>選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)。取</p><p>　　5初選螺旋角。初選螺旋角</p>&

44、lt;p>　　3.2按齒面接觸強度設計</p><p>　　由《機械設計》設計計算公式（10-21）進行試算，即</p><p>　　3.2.1確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p><p>　?。?）試選載荷系數(shù)1。</p><p>　?。?）由《機械設計》第八版圖10-30選取區(qū)域系數(shù)。</p><p>　?。?）由

45、《機械設計》第八版圖10-26查得，，則。</p><p>　?。?）計算小齒輪傳遞的轉矩。</p><p>　?。?）由《機械設計》第八版表10-7 選取齒寬系數(shù)</p><p>　?。?）由《機械設計》第八版表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)</p><p>　　（7）由《機械設計》第八版圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限

46、 ；大齒輪的接觸疲勞強度極限 。</p><p>　　13計算應力循環(huán)次數(shù)。</p><p>　?。?）由《機械設計》第八版圖（10-19）取接觸疲勞壽命系數(shù); 。</p><p>　　（10）計算接觸疲勞許用應力。</p><p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由《機械設計》第八版式（10-12）得</p>

47、<p>　?。?1）許用接觸應力</p><p><b>　　3.2.2計算</b></p><p>　　（1）試算小齒輪分度圓直徑</p><p>　　===49.56mm</p><p><b>　?。?）計算圓周速度</b></p><p>　　（3）計算齒寬

48、及模數(shù)</p><p><b>　　==2mm</b></p><p>　　h=2.252.252=4.5mm</p><p>　　49.56/4.5=11.01</p><p>　?。?）計算縱向重合度</p><p>　　0.318124tan=20.73</p><p&g

49、t;　?。?）計算載荷系數(shù)K。</p><p>　　已知使用系數(shù)根據(jù)v= 7.6 m/s,7級精度，由《機械設計》第八版圖10-8查得動載系數(shù)</p><p>　　由《機械設計》第八版表10-4查得的值與齒輪的相同，故</p><p>　　由《機械設計》第八版圖 10-13查得</p><p>　　由《機械設計》第八版表10-3查得.故載

50、荷系數(shù)</p><p>　　11.111.41.42=2.2</p><p>　?。?）按實際的載荷系數(shù)校正所算得分度圓直徑，由式（10-10a）得</p><p><b>　?。?）計算模數(shù)</b></p><p>　　3.3按齒根彎曲強度設計</p><p><b>　　由式（10-

51、17）</b></p><p>　　3.3.1確定計算參數(shù)</p><p>　?。?）計算載荷系數(shù)。</p><p><b>　　=2.09</b></p><p>　?。?）根據(jù)縱向重合度 ，從《機械設計》第八版圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)</p><p>　?。?）計算當量

52、齒數(shù)。</p><p><b>　?。?）查齒形系數(shù)。</b></p><p><b>　　由表10-5查得</b></p><p>　?。?）查取應力校正系數(shù)。</p><p>　　由《機械設計》第八版表10-5查得</p><p>　?。?）由《機械設計》第八版圖10-2

53、4c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 ；大齒輪的彎曲強度極限 ；</p><p>　?。?）由《機械設計》第八版圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) ，；</p><p>　?。?）計算彎曲疲勞許用應力。</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4,由《機械設計》第八版式（10-12）得</p><p>　?。?）計算大、小齒輪的 并加以比

54、較。</p><p><b>　　=</b></p><p>　　由此可知大齒輪的數(shù)值大。</p><p><b>　　3.3.2設計計算</b></p><p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒面齒根彎曲疲勞強度計算 的法面模數(shù)，取2，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足

55、接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度得的分度圓直徑100.677mm 來計算應有的齒數(shù)。于是由</p><p>　　取 ，則 取 </p><p><b>　　3.4幾何尺寸計算</b></p><p>　　3.4.1計算中心距</p><p><b>　　a=</b></p>&

56、lt;p>　　將中以距圓整為141mm.</p><p>　　3.4.2按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p>　　因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。</p><p>　　3.4.3計算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p>　　3.4.4計算齒輪寬度</p><p><b>　　圓整后取.<

57、;/b></p><p><b>　　低速級</b></p><p><b>　　取m=3;</b></p><p><b>　　由</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　圓整后

58、取</b></p><p><b>　　表 1高速級齒輪：</b></p><p><b>　　表 2低速級齒輪：</b></p><p><b>　　4.　軸的設計</b></p><p><b>　　4.1低速軸</b></p>

59、<p>　　4.1.1求輸出軸上的功率轉速和轉矩</p><p>　　若取每級齒輪的傳動的效率,則</p><p>　　4.1.2求作用在齒輪上的力</p><p>　　因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為</p><p>　　圓周力 ,徑向力 及軸向力 的</p><p>　　4.1.3初步確定軸的最小

60、直徑</p><p>　　先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)《機械設計》第八版表15-3,取 ,于是得</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應,故需同時選取聯(lián)軸器型號.</p><p>　　聯(lián)軸器的計算轉矩, 查表考慮到轉矩變化很小,故取 ,則:</p>

61、<p>　　按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件,查標準GB/T 5014-2003或手冊,選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉矩為2500000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=112mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度.</p><p>　　4.1.4軸的結構設計</p><p>　　（1）擬定軸上零件的裝配方案</p><p>&

62、lt;b>　　圖4-1</b></p><p>　　（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　1)根據(jù)聯(lián)軸器為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=65mm.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故1-2 段的長度應比 略

63、短一些,現(xiàn)取.</p><p>　　2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承30313。其尺寸為dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。</p><p>　　3）取安裝齒輪處的軸段4-5段的直徑 ；齒輪的右端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪

64、轂的寬度為90mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度 ，故取h=6mm ，則軸環(huán)處的直徑 。軸環(huán)寬度 ，取。</p><p>　　4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取 </p><p>

65、;<b>　　低速軸的相關參數(shù)：</b></p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　（3）軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=20mm12mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選

66、擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。</p><p><b>　　4.2中間軸</b></p><p>　　4.2.1求輸出軸上的功率轉速和轉矩</p><p>　　4.2.2求作用在齒輪上的力<

67、/p><p>　?。?）因已知低速級小齒輪的分度圓直徑為：</p><p>　　（2）因已知高速級大齒輪的分度圓直徑為：</p><p>　　4.2.3初步確定軸的最小直徑</p><p>　　先按式初步估算軸的最小直徑.選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得：</p><p>　　軸的最小直徑

68、顯然是安裝軸承處軸的直徑。</p><p><b>　　圖 4-2</b></p><p>　　4.2.4初步選擇滾動軸承.</p><p>　?。?）因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為dD*T=35mm72mm18

69、.25mm，故，；</p><p>　?。?）取安裝低速級小齒輪處的軸段2-3段的直徑 ；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為95mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取 。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取h=6mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度，取。</p><p>　?。?）取安裝高速級大齒輪的軸段4-5段的直徑齒輪的右端與右端軸承之間

70、采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為56mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。</p><p>　　4.2.5軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按查表查得平鍵截面b*h=22mm14mm。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連

71、接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。</p><p><b>　　中間軸的參數(shù)：</b></p><p><b>　　表4-2</b></p><p><b>　　4.3高速軸</b></p>

72、<p>　　4.3.1求輸出軸上的功率轉速和轉矩</p><p>　　若取每級齒輪的傳動的效率,則</p><p>　　4.3.2求作用在齒輪上的力</p><p>　　因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為</p><p>　　4.3.3初步確定軸的最小直徑</p><p>　　先按式初步估算軸的最小直徑.選

73、取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)表15-3,取 ,于是得：</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑.為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應,故需同時選取聯(lián)軸器型號.</p><p>　　聯(lián)軸器的計算轉矩 , 查表 ,考慮到轉矩變化很小,故取 ,則:</p><p>　　按照計算轉矩 應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件,查標準GB/T

74、 5014-2003 或手冊,選用LX2型彈性柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉矩為560000 .半聯(lián)軸器的孔徑 ,故取 ,半聯(lián)軸器長度 L=82mm ,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度.</p><p><b>　　4.4軸的結構設計</b></p><p>　　4.4.1擬定軸上零件的裝配方案</p><p><b>　　圖4-3<

75、/b></p><p>　　4.4.2根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　1)為了滿足半聯(lián) 軸器的軸向定位要示求,1-2軸段右端需制出一軸肩,故取2-3 段的直徑 ;左端用軸端擋圈,按軸端直徑取擋圈直徑D=45mm .半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 ,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上 而不壓在軸的端面上,故 段的長度應比 略短一些,現(xiàn)取.</p

76、><p>　　2)初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù) ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游子隙組 、標準精度級的單列圓錐滾子軸承。其尺寸為d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。</p><p>　　3）取安裝齒輪處的軸段4-5段,做成齒輪軸；已知齒輪軸輪轂的寬度為61mm，齒輪軸的直徑為62.29

77、mm。</p><p>　　4）軸承端蓋的總寬度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離l=30mm，故取。 </p><p>　　5）軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按 查表查得平鍵截面b*h=14mm*9mm

78、，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為L=45mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為 ；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為14mm9mm70mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為 。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。</p><p><b>　　高速軸的參數(shù)：</b></p><p><b>　　表4-3&

79、lt;/b></p><p>　　5.齒輪的參數(shù)化建模</p><p><b>　　5.1齒輪的建模</b></p><p>　　（1）在上工具箱中單擊按鈕，打開“新建”對話框，在“類型”列表框中選擇“零件”選項，在“子類型”列表框中選擇“實體”選項，在“名稱”文本框中輸入“dachilun_gear”，如圖5-1所示。</p>

80、;<p>　　圖5-1“新建”對話框</p><p>　　2>取消選中“使用默認模板”復選項。單擊“確定”按鈕，打開“新文件選項”對話框，選中其中“mmns_part_solid”選項，如圖5-2所示，最后單擊”確定“按鈕，進入三維實體建模環(huán)境。</p><p>　　圖5-2“新文件選項”對話框</p><p><b>　?。?）設置齒

81、輪參數(shù)</b></p><p>　　1>在主菜單中依次選擇“工具”“關系”選項，系統(tǒng)將自動彈出“關系”對話框。</p><p>　　2>在對話框中單擊按鈕，然后將齒輪的各參數(shù)依次添加到參數(shù)列表框中，具體內(nèi)容如圖5-4所示，完成齒輪參數(shù)添加后，單擊“確定”按鈕，關閉對話框。</p><p>　　圖5-3輸入齒輪參數(shù)</p>&l

82、t;p>　　（3）繪制齒輪基本圓</p><p>　　在右工具箱單擊，彈出“草繪”對話框。選擇FRONT 基準平面作為草繪平面，繪制如圖5-4所示的任意尺寸的四個圓。</p><p>　　（4）設置齒輪關系式，確定其尺寸參數(shù)</p><p>　　1>按照如圖5-5所示，在“關系”對話框中分別添加確定齒輪的分度圓直徑、基圓直徑、齒根圓直徑、齒頂圓直徑的關系

83、式。</p><p>　　2>雙擊草繪基本圓的直徑尺寸，將它的尺寸分別修改為、、、修改的結果如圖5-6所示。</p><p>　　圖5-4草繪同心圓 圖5-5“關系”對話框</p><p>　　圖5-6修改同心圓尺寸 圖5-7“曲線：從方程”對話框</p>

84、<p>　?。?）創(chuàng)建齒輪齒廓線</p><p>　　1>在右工具箱中單擊按鈕打開“菜單管理器”菜單，在該菜單中依次選擇“曲線選項” “從方程” “完成”選項，打開“曲線：從方程”對話框，如圖5-7所示。</p><p>　　2>在模型樹窗口中選擇坐標系，然后再從“設置坐標類型”菜單中選擇“笛卡爾”選項，如圖5-8所示，打開記事本窗口。<

85、/p><p>　　3>在記事本文件中添加漸開線方程式，如圖5-9所示。然后在記事本窗中選取“文件” “保存”選項保存設置。</p><p>　　圖5-8“菜單管理器”對話框 圖5-9添加漸開線方程</p><p>　　4>選擇圖5-11中的曲線1、曲線2作為放置參照，創(chuàng)建過兩曲線交點的基準點PNTO。參

86、照設置如圖5-10所示。</p><p>　　圖5-11基準點參照曲線的選擇 圖5-10“基準點”對話框</p><p>　　5>如圖5-12所示，單擊“確定”按鈕，選取基準平面TOP和RIGHT作為放置參照，創(chuàng)建過兩平面交線的基準軸A_1，如圖6-13所示。</p><p>　　圖5-12“基準軸”對話框

87、 圖5-13基準軸A_1</p><p>　　6>如圖5-13所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準點PNTO和基準軸A_1的基準平面DTM1,如圖5-14所示。</p><p><b>　　5 </b></p><p>　　5-15基準平面對話框

88、 5-15基準平面DTM1</p><p>　　7>如圖5-16所示，單擊“確定”按鈕，創(chuàng)建經(jīng)過基準軸A_1，并由基準平面DTM1轉過“-90/z”的基準平面DTM2，如圖5-17所示。</p><p>　　圖5-16“基準平面”對話框 圖5-17基準平面DTM2</p><p>　　8>鏡像漸開線。使用基準平面

89、DTM2作為鏡像平面基準曲線，結果如圖5-18所示。</p><p>　　圖5-18鏡像齒廓曲線</p><p>　?。?）創(chuàng)建齒根圓實體特征</p><p>　　1>在右工具箱中單擊按鈕打開設計圖標版。選擇基準平面FRONT作為草繪平面，接收系統(tǒng)默認選項放置草繪平面。</p><p>　　2>在右工具箱中單擊按鈕打開“類型”對話

90、框，選擇其中的“環(huán)”單選按鈕，然后在工作區(qū)中選擇圖5-19中的曲線1作為草繪剖面。再圖標中輸入拉伸深度為“b”，完成齒根圓實體的創(chuàng)建，創(chuàng)建后的結果如圖5-20所示。</p><p>　　圖5-19草繪的圖形</p><p><b>　　5-20拉伸的結果</b></p><p>　　（7）創(chuàng)建一條齒廓曲線</p><p>

91、;　　1>在右工具箱中單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框，選取基準平面FRONT作為草繪平面后進入二維草繪平面。</p><p>　　2>在右工具箱單擊按鈕打開“類型”對話框，選擇“單個”單選按鈕，使用和并結合繪圖工具繪制如圖5-21所示的二維圖形。</p><p><b>　　圖 </b></p><p>　　5-21 草繪曲線圖

92、 5-22顯示倒角半徑</p><p>　　3>打開“關系”對話框，如圖5-22所示，圓角半徑尺寸顯示為“sd0”，在對話框中輸入如圖5-23所示的關系式。</p><p>　　圖5-23“關系“對話框</p><p><b>　?。?）復制齒廓曲線</b></p>&l

93、t;p>　　1>在主菜單中依次選擇“編輯” “特征操作”選項，打開“菜單管理器”菜單，選擇其中的“復制”選項，選取“移動”復制方法，選取上一步剛創(chuàng)建的齒廓曲線作為復制對象。</p><p>　　圖5-24依次選取的 菜單</p><p>　　2>選取“平移”方式，并選取基準平面FRONT作為平移參照，設置平移距離為“B”，將曲線平移到齒坯的另一側。</p&

94、gt;<p>　　圖5-25輸入旋轉角度</p><p>　　3>繼續(xù)在“移動特征”菜單中選取“旋轉”方式，并選取軸A_1作為旋轉復制參照，設置旋轉角度為“asin(2*b*tan(beta/d))”，再將前一步平移復制的齒廓曲線旋轉相應角度。最后生成如圖5-26所示的另一端齒廓曲線。</p><p>　　圖5-26創(chuàng)建另一端齒廓曲線</p><p&

95、gt;<b>　　（9）創(chuàng)建投影曲線</b></p><p>　　1>在工具欄內(nèi)單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“草繪”對話框。選取“RIGUT”面作為草繪平面，選取“TOP”面作為參照平面，參照方向為“右”，單擊“草繪”按鈕進入草繪環(huán)境。</p><p>　　2>繪制如圖5-27所示的二維草圖，在工具欄內(nèi)單擊按鈕完成草繪的繪制。</p><p>

96、;　　圖5-27繪制二維草圖</p><p>　　3>主菜單中依次選擇“編輯” “投影”選項，選取拉伸的齒根圓曲面為投影表面，投影結果如下圖5-28所示。</p><p><b>　　圖5-28投影結果</b></p><p>　?。?0）創(chuàng)建第一個輪齒特征</p><p>　　1>在主菜單上依次單

97、擊“插入” “掃描混合”命令，系統(tǒng)彈出“掃描混合”操控面板，如圖5-29所示。</p><p>　　2>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊“參照”按鈕，系統(tǒng)彈出“參照”上滑面板，如圖6-30所示。</p><p>　　圖5-29 “掃描混合”操作面板 圖5-30“參照”上滑面板</p><p>　　3>在“參照”上滑面

98、板的“剖面控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于軌跡”選項，在“水平/垂直控制”下拉列表框內(nèi)選擇“垂直于曲面”選項，如圖5-30示。</p><p>　　4>在繪圖區(qū)單擊選取分度圓上的投影線作為掃描混合的掃引線，如圖5-31示。</p><p>　　圖5-31選取掃描引線</p><p>　　5>在“掃描混合”操作面板中單擊“剖面”按鈕，系統(tǒng)彈出“剖面”上滑面板

99、，在上方下拉列表框中選擇“所選截面”選項，如圖5-32所示。</p><p>　　圖5-32“剖面”上滑面板 圖5-33 選取截面</p><p>　　6>在繪圖區(qū)單擊選取“掃描混合”截面，如圖5-33所示。</p><p>　　7>在“掃描混合”操控面板內(nèi)單擊按鈕完成第一個齒的創(chuàng)建，完成后的特征如圖5-3

100、4所示。</p><p>　　圖5-34完成后的輪齒特征 圖5-35“選擇性粘貼“對話框</p><p><b>　　(11)陣列輪齒</b></p><p>　　1>單擊上一步創(chuàng)建的輪齒特征，在主工具欄中單擊按鈕，然后單擊按鈕，隨即彈出“選擇性粘貼”對話框，如圖5-35所示。在該對話框中勾選“對副本應用移動

101、/旋轉變換”，然后單擊“確定”按鈕。</p><p>　　圖5-36 旋轉角度設置 圖5-37復制生成的第二個輪齒</p><p>　　2>單擊復制特征工具欄中的“變換”，在“設置”下拉菜單中選取“旋轉”選項，“方向參照”選取軸A_1，可在模型數(shù)中選取，也可以直接單擊選擇。輸入旋轉角度“360/z”,如圖6-36所示。最后單擊按鈕，完成輪齒的復

102、制，生成如圖6-37所示的第2個輪齒。</p><p>　　3>在模型樹中單擊剛剛創(chuàng)建的第二個輪齒特征，在工具欄內(nèi)單擊按鈕，或者依次在主菜單中單擊“編輯” “陣列”命令，系統(tǒng)彈出“陣列”操控面板，如圖6-38所示。</p><p>　　圖5-38 “陣列”操控面板</p><p>　　圖5-39 完成后的輪齒

103、 圖5-40齒輪的最終結構</p><p>　　4>在“陣列”操控面板內(nèi)選擇“軸”陣列，在繪圖區(qū)單擊選取齒根園的中心軸作為陣列參照，輸入陣列數(shù)為“88”偏移角度為“360/z”。在“陣列”操控面板內(nèi)單擊按鈕，完成陣列特征的創(chuàng)建，如圖5-39所示。</p><p>　　5>最后“拉伸”、“陣列”輪齒的結構，如圖5-40所示</p><p><b&

104、gt;　　致謝</b></p><p>　　本論文是在ee老師的悉心指導下完成的。e老師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，嚴以律己、寬以待人的崇高風范，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。不僅使我樹立了遠大的學術目標、掌握了基本的研究方法，后文是被我人為屏蔽掉了，想要原版嗎？小伙伴，在第2章電機選擇CAD圖里找我聯(lián)系方式吧，還使我明白了許多待人接物與為人處世

105、的道理。本論文從選題到完成，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血。</p><p>　　在此，謹向e老師表示崇高的敬意和衷心的感謝！ 本論文的順利完成，離不開各位老師、同學和朋友的關心和幫助。感謝CAD培訓中心老師的指導和幫助。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王定.礦用小絞車[M].北京

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